(57)【要約】      （修正有）【課題】適切なライトシェープを有する光束を提供し得る発光素子及び良好な均一な輝度を有する光源モジュールを提供する。【解決手段】発光素子１００は、発光チップ１１０、封止層１２０、反射層１３０、及び接合層１４０を含み、封止層１２０は、発光チップ１１０を覆い、発光チップ１１０を封止し、反射層１３０は、封止層１２０の上に位置し、反射層１３０は、剛性を有する板材であり、接合層１４０は、反射層１３０と封止層１２０との間に位置し、反射層１３０と封止層１２０を接合する。【選択図】図１Ａ
0003228441.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
発光チップ、封止層、反射層、及び接合層を含む発光素子であって、
前記封止層は、前記発光チップを覆うことで、前記発光チップを封止し、
前記反射層は、前記封止層の上に位置し、前記反射層は、剛性を有する板材であり、
前記接合層は、前記反射層と前記封止層との間に位置し、前記反射層と前記封止層を接合する、発光素子。
【請求項２】
請求項1に記載の発光素子であって、
前記反射層は、第一表面及び第二表面を有し、前記第一表面及び前記第二表面は、互いに相対し、前記反射層の前記第一表面及び前記第二表面のうちの少なくとも１つは、粗面である、発光素子。
【請求項３】
請求項1に記載の発光素子であって、
前記反射層は、第一表面及び第二表面を有し、前記第一表面及び前記第二表面は、互いに相対し、前記反射層は、複数の微細構造をさらに含み、前記複数の微細構造は、前記反射層の前記第一表面及び前記第二表面のうちの少なくとも１つに位置する、発光素子。
【請求項４】
請求項1に記載の発光素子であって、
前記反射層は、温度が250℃よりも高い熱衝撃に耐えられる、発光素子。
【請求項５】
請求項1に記載の発光素子であって、
前記反射層の厚さが80μm〜300μmの間にある、発光素子。
【請求項６】
請求項1に記載の発光素子であって、
前記反射層の反射率が70%よりも大きい、発光素子。
【請求項７】
請求項1に記載の発光素子であって、
前記反射層の材料がBT樹脂である、発光素子。
【請求項８】
請求項1に記載の発光素子であって、
前記封止層の材料が前記接合層の材料と同じである、発光素子。
【請求項９】
請求項1に記載の発光素子であって、
前記封止層の屈折率が前記接合層の屈折率とは異なる、発光素子。
【請求項１０】
基板、複数の発光素子、及び少なくとも１つの光学膜を含む光源モジュールであって、
前記複数の発光素子は、前記基板に位置し、複数の光束を提供し、
前記複数の発光素子のうちの各発光素子は、発光チップ、封止層、反射層、及び接合層を含み、
前記封止層は、前記発光チップを覆うことで、前記発光チップを封止し、
前記反射層は、前記封止層の上に位置し、前記反射層は、剛性を有する板材であり、
前記接合層は、前記反射層と前記封止層との間に位置し、前記反射層と前記封止層を接合し、
前記少なくとも１つの光学膜は、前記複数の光束の伝播経路に位置する、光源モジュール。
【請求項１１】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
前記基板の上に位置する複数のレンズをさらに含み、
前記複数のレンズは、前記複数の発光素子に対応して設置され、前記複数の光束は、それぞれ、前記複数のレンズを通過した後に前記少なくとも１つの光学膜に伝播する、光源モジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光学素子及び光学モジュールに関し、特に、発光素子及び光源モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に言えば、発光ダイオード（Light  Emitting  Diode、LED）が様々な場面、例えば、各種の照明装置及び各種の平面表示器の光源に広く用いられ得る。発光ダイオードの平面表示器の分野における応用を例とし、例えば、液晶表示器のバックライトモジュールの場合、発光ダイオードの点光源を、高輝度で且つ均一度が良い面光源に変換することで、液晶表示器に必要な光源を提供することができる。一般的に言うと、光源の設置位置を基準とすれば、バックライトモジュールは、エッジ型（side  incident  type）及び直下型（direct  type）の２種類に分けることができ、そのうち、直下型バックライトモジュールは、複数組の光源を採用し、比較的高い明るさ及び輝度を提供することができるので、サイズが大きい液晶表示器の電子製品に用いることができる。
【０００３】
しかし、従来の直下型バックライトモジュールは、平面表示器の薄型化の設計が原因で、光源の混光の光路（Optical  Distance、OD）が大幅に減少する場合、より多くの発光ダイオードを配置し、発光ダイオード間の間隔を小さくすることで、面光源の輝度の不均一を低減する必要がある。もう１つの順応的方法としては、発光ダイオードの上方の強い光を他の位置に導くことがあり、既知のやり方は、光学膜、レンズ、又は発光ダイオードに散乱又は反射可能な白漆層を増設することにより、元々光点をもたらし得る領域を他の位置に導くということである。
【０００４】
しかし、白漆層を光学膜に設置する直下型バックライトモジュールは、光源の利用率が比較的低く、且つバックライトモジュールの薄型化の程度が限られている。また、白漆層をレンズに設ける直下型バックライトモジュールは、加工が容易でなく、製造コストが比較的高く、レンズにおける白漆の形状及び使用量を有効に制御することができず、暗い領域をもたらしやすい。さらに、レンズを有しない直下型バックライトモジュールは、このような方法を採用して輝度を均一にすることができない。これに対して、白漆層で発光ダイオードを覆う直下型バックライトモジュールは、比較的良いものである。ただし、白漆層の反射率が低く、散乱の特性がランバート（Lambertian）散乱のライトシェイプ（light  shape（光の形状））に近いため、発光ダイオードの真上の光（小角度）は、側方向の光（大角度）よりも明るい。一定の均一な輝度を達成しようとすれば、混光距離の減少程度が相対的に制限され、効率もそれによる影響を受けて低下することがある。
【０００５】
従来の既知の白漆層が相対的に細小な粉末の粒子からなり、剛性を有せず、粒子分子間の結合も強くないから、製品の組み立てプロセスでは、外力が原因で、粒子が崩れ落ち、角が欠けており、光漏れを引き起こすことがある。また、従来の既知の白漆層は、比較的高い温度に耐えられないため、固化製造プロセス又はリフローソルダリング（reflow  soldering）製造プロセスの高温が原因で黄化することによって反射率に影響を与え、直下型バックライトモジュールの均一度及び輝度に影響を及ぼすこともある。さらに、白漆層が粉末の特性を有するので、リフローソルダリング製造プロセスを行うときに真空吸込ノズルに粘着する問題が生じやすい。
【０００６】
なお、この「背景技術」の部分が、本考案の内容への理解を助けるためだけのものであるため、この「背景技術」の部分に開示されている内容は、当業者に知られていない技術を含む可能性がある。よって、この「背景技術」の部分に開示されている内容は、該内容、又は、本考案の１つ又は複数の実施例が解決しようとする課題が本考案の出願前に既に当業者に周知されていることを意味しない。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案の目的は、適切なライトシェイプ（light  shape）を有する光束を提供し得る発光素子を提供することにある。
【０００８】
本考案のもう１つの目的は、良好な均一度及び輝度を有する光源モジュールを提供することにある。
【０００９】
本考案の他の目的及び利点は、本考案に開示される技術的特徴からさらに理解することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本考案の一実施例では、発光素子が提供される。発光素子は、発光チップ、封止層、反射層、及び接合層を含む。封止層は、発光チップを覆い、発光チップを封止する。反射層は、封止層の上に位置し、そのうち、反射層は、剛性を有する板材である。接合層は、反射層と封止層との間に位置し、反射層と封止層を接合する。
【００１１】
上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本考案の一実施例では、光源モジュールが提供される。光源モジュールは、複数の前記発光素子、基板、及び少なくとも１つの光学膜を含む。複数の発光素子は、基板に位置し、複数の光束を提供するために用いられる。少なくとも１つの光学膜は、これらの光束の伝播経路に位置する。
【００１２】
上述により、本考案の実施例は、次のような利点又は効果のうちの少なくとも１つを有する。即ち、本考案の実施例では、発光素子及び光源モジュールは、反射層の配置により、適切なライトシェイプの分配（distribution）を実現し、良好な光学効率を達成し、混光の光路及び発光素子の使用数量を同時に減少させ、製品のニーズ、パフォーマンス及びコストを併せて配慮することができる。また、反射層が剛性を有する板材であるため、外力の影響による構造的欠陥を回避し、リフローソルダリング製造プロセスを行うときの真空吸込ノズルへの粘着を防止することができる。さらに、反射層が比較的高い温度に耐えられるため、固化製造プロセス又はリフローソルダリング製造プロセスの高温が原因で黄化することによる反射率への影響を無くすことができる。このようにして、発光素子及び光源モジュールは、良好な光学品質を有し、また、光源モジュールは、それによって、良好な均一度及び輝度を実現することもできる。
【００１３】
本考案の上述の特徴及び利点をより明らかにするために、以下、実施例を挙げて添付した図面を参照することにより、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本考案の一実施例における光源モジュールの断面図である。
【図１Ｂ】図1A中の発光素子の断面図である。
【図１Ｃ】図1A中の複数の発光素子の未切断時の断面図である。
【図２】一比較例における光源モジュールの断面図である。
【図３】本考案のもう１つの実施例における光源モジュールの断面図である。
【図４】本考案の他の実施例における発光素子の断面図である。
【図５】本考案の他の実施例における発光素子の断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
本考案の上述した及び他の技術的内容、特徴、機能及び効果は、添付した図面に基づく次のような好ましい実施例の詳細な説明において明確になる。なお、次の実施例に言及される方向についての用語、例えば、上、下、左、右、前又は後などは、添付した図面の方向に過ぎない。よって、使用される方向の用語は、本考案を説明するためだけのものであり、本考案を限定するためのものではない。
【００１６】
図1Aは、本考案の一実施例における光源モジュールの断面図である。図1Bは、図1A中の発光素子の断面図である。図1Cは、図1A中の複数の発光素子の未切断時の断面図である。図1Aに示すように、本実施例の光源モジュール200は、複数の発光素子100、基板210、及び少なくとも１つの光学膜230を含む。複数の発光素子100は、基板210に位置し、複数の光束Lを提供するために用いられる。少なくとも１つの光学膜230は、これらの光束Lの伝播経路に位置する。本実施例では、発光素子100は、発光ダイオード（LED）を採用しても良い。また、本実施例では、光源モジュール200は、さらに、複数のレンズ220を含み、複数のレンズ220は、基板210の上に位置し、そのうち、これらのレンズ220は、これらの発光素子100に対応して設置され、これらの光束Lは、それぞれ、これらのレンズ220を通過した後に光学膜230に伝播する。
【００１７】
具体的に言えば、図1A乃至図1Cに示すように、本実施例では、各発光素子100は、発光チップ110、封止層120、反射層130、及び接合層140を含む。封止層120は、発光チップ110を覆うことで、発光チップ110を封止する。反射層130は、封止層120の上に位置し、発光チップ110に対応して設置され、接合層140は、反射層130と封止層120との間に位置し、反射層130と封止層120を接合し、そのうち、反射層130及び封止層120の接合のための面は、同じ面積を有するが、本実施例は、これに限定されない。
【００１８】
本実施例では、封止層120の材質（材料）が接合層140の材質（材料）とは異なり、例えば、接合層140の材質（材料）は、熱硬化性又は紫外線硬化性樹脂（UVゲル）であっても良い。これにより、発光素子100に対してパッケージング製造プロセスを行った後に、反射層130は、接合層140により、封止層120と接合することができる。上述の実施例では、封止層120の屈折率と接合層140の屈折率が選択的に異なっても良い。このようにして、封止層120の屈折率と接合層140の屈折率との比を制御することで、発光素子100のライトシェイプの分布をさらに制御することにより、複数種類の異なる応用のニーズに適応することができる。例えば、封止層120の屈折率が接合層140の屈折率とは異なる場合、光束Lが封止層120と接合層140との界面に入射するときに屈折又は反射が生じることにより、光束を比較的遠いところに伝播させ、比較的良い混光の効果を達成し、混光の光路をさらに減少させることができるが、本考案は、これに限られない。他の実施例では、封止層120の材質と接合層140の材質が選択的に同じであっても良く、例えば、接合層140の材質（材料）がシリカゲル、パッケージング用ゲル又は発光チップ110をパッケージングするための他のゲルであっても良く、これにより、反射層130の製造プロセスは、発光素子100のパッケージング製造プロセスに統合することができる。
【００１９】
また、本実施例では、反射層130が剛性を有する板材であり、また、反射層130のガラス転移温度（Glass  Transition  Temperature）が150℃よりも大きく、このようにして、反射層130は、一定の物理及び化学的安定性を有する。例えば、反射層130の材質（材料）は、BT樹脂（Bismaleimide  Triazine  Resin）、ビスマレイミド（Bismaleimide）及びシアン酸エステル（cyanate  ester）を含むエポキシ樹脂材料、又は高反射率を有し且つ散乱が集中する（又は、ミラー反射に類似した）材料である。これにより、図1Cに示すように、反射層130が、固化で且つ剛性を有する板材であるから、複数の発光チップ110を封止している封止層120と接合された後に切断を行うことで、図1Bに示すような発光素子100を形成することができる。また、反射層130が剛性を有し、構造が比較的に固いので、発光素子100を形成する切断プロセスでは、反射層130は、バリ（burr）又は角欠けなどの損傷が生じ難いい。
【００２０】
さらに言えば、図1Bに示すように、本実施例では、反射層130は、第一表面S131及び第二表面S132を有し、第一表面S131及び第二表面S132は、互いに相対する。本実施例では、反射層130の第一表面S131が平坦な表面であるから、入射した光束Lが平坦な表面で反射され、ミラー反射に類似した効果を達成することができ、これにより、ライトシェイプをより一層調整及び制御しやすくなる。このようにして、図1A及び図1Bに示すように、光束Lが発光チップ110から出光した後に、光束Lは、封止層120及び接合層140を通過して反射層130の第一表面S131に伝播することができ、光束Lは、反射層130の第一表面S131により反射されてより遠いところに伝播した後に光学膜230に伝播することで、光束Lの分布の均一化を実現し、比較的良い混光の効果を達成し、混光の光路をさらに減少させることができる。また、本実施例では、光束Lも光学膜230により出光の方向が修正されることで、光源モジュール200の正方向の輝度を向上させることができる。
【００２１】
また、本実施例では、反射層130が採用するBT樹脂、ビスマレイミド及びシアン酸エステルを含むエポキシ樹脂材料、又は液晶ポリマーなどの材料の耐熱度（heat  resistance）も比較的高い。例えば、本実施例では、反射層130は、温度が250℃より高い熱衝撃製造プロセスに耐えられ、且つ反射層130の物理及び化学的特性を保持することができ、例えば、反射層130は、少なくとも2回乃至10回の230℃乃至250℃或いは250℃以上のリフローソルダリング製造プロセスに耐えられる。これにより、光源モジュール200がリフローソルダリング製造プロセスの高温で黄化する問題が生じることがなく、その材料表面の反射率もリフローソルダリング製造プロセスの高温の影響で変化することがないので、安定な反射率を保持することができる。より詳細に言えば、本実施例では、反射層130の反射率が70%よりも大きく、これにより、発光素子100及び光源モジュール200は、良好な光学効率を有することができる。
【００２２】
さらに言えば、本実施例では、反射層130が良好な反射率を有し、光エネルギー損失が比較的少ないので、比較的大きい厚さの範囲を有することが許され、製品の設計のニーズを満たすことができる。例えば、本実施例では、反射層130の厚さの範囲は、80μm乃至300μm、又は、200μm乃至300μm、又は、300μm以上の厚さの範囲を有しても良い。このような厚さの範囲では、発光素子100及び光源モジュール200は、依然として、良好な光学効率を維持することができる。これに対して、従来の既知の白漆材料の場合、一般的な白漆材料の厚さの範囲が200μm以上のときに、反射率が大幅に低下し、応用上の制限がある。
【００２３】
このようにして、発光素子100及び光源モジュール200は、反射層130の配置により、適切なライトシェイプの分配を実現し、良好な光学効率を達成し、混光の光路及び発光素子100の使用数量を同時に減少させ、製品のニーズ、パフォーマンス及びコストを併せて配慮することができる。また、反射層130が剛性を有する板材であり、且つ比較的大きい厚さの範囲を有することが許されるため、外力の影響による構造的欠陥を回避し、リフローソルダリング製造プロセスを行うときの真空吸込ノズルへの粘着を防止することができる。さらに、反射層130が比較的高い高温熱衝撃に耐えられるから、固化製造プロセス又はリフローソルダリング製造プロセスの高温が原因で黄化することによる反射率への影響を無くすことができる。これにより、発光素子100及び光源モジュール200は、良好な光学品質を有し、光源モジュール200は、それによって、良好な均一度及び輝度を実現することもできる。
【００２４】
以下、図1及び図2を参照しながら、発光素子100及び光源モジュール200のライトシェイプ及び光学効率をさらに説明する。図2は、一比較例における光源モジュールの断面図である。この比較例では、光源モジュール200’の発光素子100’の反射層130’が既知の白漆材料を採用する。
【００２５】
さらに言えば、一般的な白漆の材質が完璧な反射を実現し難く、ランバート散乱の効果を呈し得るので、図2の比較例に係る発光素子100’のライトシェイプの小角度範囲（真上の光）の強度は、依然として比較的強く、大角度範囲（側方向の光）の強度は、依然として比較的弱い。そのため、反射層130’の厚さを調整する必要があるが、白漆材料がBT板の材質より比較的高い光束吸収率を有するので、一部の光束が反射層130’により吸収されることがあり、反射層130’の厚さが大きすぎると、光束を過度に吸収して暗い領域をもたらすことができるが、反射層130’の厚さが小さすぎると、明るい領域が現れ、輝度及び均一度に影響を与えることがある。よって、発光素子100’が適切なライトシェイプを実現し難いため、光源モジュール200’は、良好な均一度及び輝度を達成し難い。これに対して、本実施例に係る発光素子100の反射層130が高反射率を有し、ガウス散乱（Gaussian  Scattering）又は近鏡面反射（Near  Specular  reflection）の効果を実現することができるから、発光素子100のライトシェイプは、小角度範囲（真上の光）の強度が減少し、大角度範囲（側方向の光）の強度が増強することができる。よって、発光素子100が適切なライトシェイプを実現しやすいため、光源モジュール200は、良好な均一度及び輝度を達成することができる。
【００２６】
例えば、反射層130及び反射層130’が同じ厚さを有するときに、発光素子100により提供される光束Lがレンズ220を通過した後に、比較的遠いところでより良い輝度を有するため、光源モジュール200は、比較的遠いところで依然として比較的良い輝度を有する。これに対して、発光素子100’により提供される光束Lがレンズ220を通過した後に、比較的遠いところで比較的低い輝度を有するため、光源モジュール200’の比較的遠いところでの輝度は、明らかに弱くなる。よって、光源モジュール200は、拡散度（率）が比較的良く、良好な均一度及び輝度を実現することができる。
【００２７】
図3は、本考案のもう１つの実施例における光源モジュールの断面図である。本実施例の光源モジュール300は、図1Aの光源モジュール200に類似している。以下、両者の相違点について説明する。図3に示すように、本実施例では、光源モジュール300は、レンズ220の設置を有しないが、本実施例では、光源モジュール300が発光素子100を採用しているため、光源モジュール300も、発光素子100の反射層130の配置により、光源モジュール300に良好な均一度及び輝度を持たせることができる。よって、光源モジュール300も、図1Aの光源モジュール200と類似した機能を有することで、光源モジュール200と類似した効果及び利点を達成することができる。なお、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
図4は、本考案の他の実施例における発光素子の断面図である。本実施例の発光素子400は、図1Aの発光素子100に類似している。以下、両者の相違点について説明する。図1A、1B及び図4を参照する。本実施例では、反射層430の第一表面S431及び第二表面S432のうちの少なくとも１つが粗面である。具体的に言えば、反射層430の第一表面S431が粗面と設計されるときに、発光チップ110からの光束Lのライトシェイプを調整することで、霧化の効果を達成することができる。また、反射層430の第二表面S432が粗面と設計されるときに、レンズ220を経由して反射されて来た光束Lに対して散乱の調整を行うことで、拡散の効果を達成することができる。このように、反射層430の第一表面S431及び第二表面S432の粗度をそれぞれ制御することで、発光素子400のライトシェイプをより細かく制御することができ、複数種類の異なる応用のニーズを満足することができる。
【００２９】
図5は、本考案の他の実施例における発光素子の断面図である。本実施例の発光素子500は、図4の発光素子400と類似している。以下、両者の相違点について説明する。図5に示すように、本実施例では、反射層530が複数の微細構造MSを含み、これらの微細構造MSは、反射層530の第一表面S531及び第二表面S532のうちの少なくとも１つに位置する。また、図4の発光素子400と同様に、本実施例では、反射層530の第一表面S531及び第二表面S532の微細構造MSの輪郭をそれぞれ制御することで、発光素子500のライトシェイプをより細かく制御することもできるため、複数種類の異なる応用のニーズを満たすことができる。よって、発光素子500も、図4の発光素子400と類似した機能を実現することで、図4の発光素子400に類似した効果及び利点を達成することができる。なお、ここでは、その詳しい説明を省略する。
【００３０】
発光素子400、500は、反射層430、530の配置及び剛性有りの特性により、適切なライトシェイプの分配を実現し、良好な光学効率を達成することで、図1Aの発光素子100と類似した効果及び利点を達成することもできるが、ここでは、その詳細な説明を省略する。このようにして、発光素子400、500は、図1Aの光源モジュール200又は図3の光源モジュール300に適用されても、光源モジュール200又は光源モジュール300に、良好な均一度及び輝度を持たせることで、前述の効果及び利点を実現させることができるが、ここでは、その詳しい説明を省略する。
【００３１】
以上のことから、本考案の実施例は、次のような利点又は効果のうちの少なくとも１つを有する。即ち、本考案の実施例では、発光素子及び光源モジュールは、反射層の配置により、適切なライトシェイプの分配を実現し、良好な光学効率を達成し、混光の光路及び発光素子の使用数量を同時に減少させ、製品のニーズ、パフォーマンス及びコストを併せて配慮することができる。なた、反射層が剛性有りの板材であるため、外力の影響による構造的欠陥が生じることがなく、リフローソルダリング製造プロセスを行うときの真空吸込ノズルへの粘着も生成することがない。さらに、反射層が比較的高い温度衝撃製造プロセスに耐えられるから、固化製造プロセス又はリフローソルダリング製造プロセスの高温が原因で黄化することによる反射率への影響を無くすことができる。このようにして、発光素子及び光源モジュールは、良好な光学品質を有し、光源モジュールは、それによって、良好な均一度及び輝度を実現することもできる。
【００３２】
本考案は、前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本考案を限定するためのものでなく、当業者は、本考案の思想と範囲を離脱しない限り、本考案に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本考案の保護範囲は、添付した実用新案登録請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本考案の何れの実施例又は実用新案登録請求の範囲は、本考案に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の一部と考案の名称は、文献の検索を助けるためのみのものであり、本考案の権利範囲を限定するものでない。また、本明細書又は実用新案登録請求の範囲に言及されている「第一」、「第二」などの用語は、要素（element）に名前を付け、または、異なる実施例又は範囲を区別するためのもののみであり、要素の数量上での上限又は下限を限定するためのものでない。
【符号の説明】
【００３３】
100、100’、400、500：発光素子
110：発光チップ
120：封止層
130、130’、430、530：反射層
140：接合層
200、200’、300：光源モジュール
210：基板
220：レンズ
230：光学膜
L：光束
MS：微細構造
S131、S431、S531：第一表面
S132、S432、S532：第二表面
【図１Ａ】
0003228441.tif 000003
【図１Ｂ】
0003228441.tif 000004
【図１Ｃ】
0003228441.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003228441.tif 000009